病毒的生物学特性.ppt

1、病毒的生物学特性,第三节,医学概论教研室,史玉香,病毒的基本概念病毒（Virus）是一类体积微小、结构简单、严格寄生在活的易感细胞内，并且以复制的方式进行增殖的非细胞型微生物。,病毒特点,1小毫微米电镜观察穿过滤菌器2简结构简单无细胞结构的非细胞生物病毒核酸+外壳类病毒只有RNA核酸朊粒Prion无核酸只有蛋白组成的传染因子3单一种核酸4内专性胞内寄生5复复制方式增殖6特抵抗力特殊耐冷不耐热抗生素不敏感,噬菌体的增殖,噬菌体在侵染宿主细胞时，首先是吸附在宿主细胞表面；然后将核酸注入到细胞内部，衣壳则留在外面。核酸进入宿主细胞以后，就利用宿主细胞内的物质，复制出子代噬菌体的核酸，并合成构成子代噬

2、菌体衣壳的蛋白质。在细胞的一定部位，这些蛋白质和核酸装配成子一代噬菌体。装配完成的噬菌体，在细胞裂解以后，一齐被释放出来，释放量通常在102103个左右。,病毒在自然界分布广泛，人、动物、昆虫、植物、真菌、细菌均可被病毒寄生和引起感染，造成对人类健康和国民经济的巨大损失。在人类传染病中几乎四分之三的传染病均是由病毒而引起的，例如：流感、肝炎、艾滋病、麻疹、腮腺炎、脊髓灰质炎等。病毒性疾病传染性强，流行广泛。,一、病毒的大小与结构,病毒个体微小，测量病毒大小的单位是毫微米（nm），即1/1000微米。A大型病毒（如牛痘苗病毒）约200300nm；B中型病毒（如流感病毒）约100nm；C小型病毒（

3、如脊髓灰质炎病毒）仅2030nm。,病毒体电镜观察有五种形态,1球形(Sphericity)大多数人类和动物病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒等。2丝形(Filament)多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒等。人类某些病毒（如流感病毒）有时也可形成丝形。3弹形(Bullet-shape)形似子弹头，如狂犬病病毒等，其他多为植物病毒。4砖形(Brick-shape)如痘病毒（无花病毒、牛痘苗病毒等）。其实大多数呈卵圆形或“菠萝形”。5蝌蚪形(Tadpole-shape)由一卵圆形的头及一条细长的尾组成，如噬菌体。,爱滋病病毒结构图,二、病毒的结构与化学组成,（一）病毒体(virion)

4、:完整的成熟的具有感染性的病毒颗粒称为病毒体，是细胞外的结构形式。病毒的基本结构：核心、衣壳、包膜。1、核心:位于病毒体的中心，由一种类型的核酸构成，含DNA的称为DNA病毒。含RNA的称为RNA病毒。核心构成病毒的基因组，携带遗传信息，决定病毒的复制、遗传和变异，以及病毒的感染和免疫。,2、衣壳(capsid):在核酸的外面紧密包绕着一层蛋白质外衣，即病毒的“衣壳”。对称形式:二十面体对称,螺旋对称,复合对称。（图螺旋对称病毒颗粒的核衣壳）,致密稳定的衣壳结构赋予病毒固有的形状，还可保护核酸免遭外环境（如血液）中核酸酶或其他因素的破坏；衣壳蛋白质是病毒基因产物，具有病毒特异的抗原性，可刺激机

5、体产生抗病毒免疫应答；衣壳能介导病毒核酸进入宿主细胞，衣壳蛋白与细胞表面相应受体吸附，是病毒选择性感染宿主细胞的首要步骤。,3、包膜(envelope):某些病毒，如虫媒病毒、人类免疫缺陷病毒、疱疹病毒等，在核衣壳外包绕着一层含脂蛋白的外膜，称为“包膜”。含有双层脂质、多糖和蛋白质。其中：蛋白质具有病毒特异性(病毒基因编码)。病毒蛋白是良好的抗原，可激发机体发生免疫应答。功能:(1)与病毒吸附作用有关；(2)有抗原性。,病毒的结构示意图,（二）病毒的化学组成,1核酸：病毒的核酸为病毒体的核心，其化学成分为DNA或RNA。病毒核酸携带病毒的全部遗传信息，构成病毒的基因组。病毒以其基因组为模板，在

6、宿主细胞内，经过转录、翻译过程合成病毒的子代核酸、结构蛋白，然后再装配成子代病毒体。,2蛋白质：蛋白质是病毒的主要组成部分，约占病毒体总重量的70%，均有病毒的基因组编码，具有病毒的特异性，可分为结构蛋白和非结构蛋白。结构蛋白是指组成病毒体的蛋白成分，如病毒体的衣壳、基质或包膜。非结构蛋白是指不参与病毒体构成部分的病毒蛋白多肽。它可以存在于病毒体内，如病毒的酶，也可能存在于感染细胞内，例如抑制宿主细胞生物合成的蛋白。,病毒蛋白质具有以下功能：（1）保护病毒核酸。（2）参与病毒感染细胞的过程。衣壳蛋白和包膜上的蛋白突起能特异地吸附至易感细胞表面受体上，介导病毒核酸进入宿主细胞，引起感染。（3）具

7、有抗原性。（4）构成病毒体的酶类，参与病毒的复制。（5）毒素样作用。有些病毒的蛋白质具有毒素样的作用，能引起机体发热、血压下降、血细胞改变以及其它全身中毒症状。,3脂类和糖类：病毒体的脂质主要存在于包膜中，有些病毒含少量糖类，除构成病毒核酸中戊糖外，也是包膜的表面成分之一，它们主要来自于宿主细胞的细胞膜或核膜。,三、病毒的遗传与变异,病毒与一切生物一样，具有遗传变异性。病毒的基因组较简单，每种病毒只有一种核酸，基因数仅310个，而且病毒增殖速度极快，所以病毒是最早研究遗传学的工具。病毒遗传与变异的研究在病毒感染的诊断与防治，特别是在制备病毒疫苗，有效防治病毒性疾病中发挥很大的作用。,（一）病毒

8、的基因组,病毒为专性活细胞内寄生，病毒在宿主细胞内必须脱壳暴露出核酸，呈基因型的分子水平寄生。病毒核酸仅含有一种类型，DNA或RNA，尽管是一种类型但却呈现多样性。,（二）病毒变异的机制,1基因突变病毒的突变（Mutation）是指基因组中核酸碱基顺序上的化学变化。病毒增殖过程中的自发突变率为10-610-8，各种物理因素、化学诱变剂可提高突变率，如温度、射线、5-氟尿嘧啶、亚硝酸盐等的作用均可诱发突变。突变株表现为病毒颗粒形态、抗原性、营养要求、宿主范围以及致病性等方面的改变。,2基因重组当两种或两种以上病毒感染同一宿主细胞时，它们的遗传物质发生交换，结果产生不同于亲代的可遗传的子代，称为基

9、因重组。基因重组不仅能发生于两种活病毒之间，也可发生于一活病毒和另一灭活病毒之间，甚至发生于两种灭活病毒之间，但最常发生于有亲缘关系的或宿主敏感性相似的病毒之间。,（三）病毒变异的实际意义,1研制减毒活疫苗。2应用于基因工程基因工程是将一个生物体的基因，也就是携带遗传信息的DNA片段，转移到另一个生物体内，与原有生物体的DNA结合，实现遗传性状的转移和重新组合，从而使人们能够定向地控制、干预和改变生物体的遗传和变异。,1概念病毒体具有传染性结构完整的病毒颗粒核衣壳病毒核酸+蛋白质外壳2结构核心RNADNA衣壳蛋白质壳粒包膜衣壳外有刺突,小结,病毒与人类的关系,1、早在十八世纪人们就利用病毒感染

10、引起的植物叶和花的变色，创造新的花卉品种，如荷兰的郁金香杂色花变种、中国的“绿菊”。2、用噬菌体防治疾病，取得优于药物的治疗效果。我国著名医学家余贺曾在1958年利用噬菌体成功地防治了绿脓杆菌对烧伤病人的感染，成为我国微生物学界的一段佳话。（绿脓杆菌会导致烧伤病人的皮肤感染，而绿脓杆菌噬菌体可寄生在绿脓杆菌内）,3、科学家把病毒经过人工处理，使其毒性下降，制成疫苗来治疗和预防病毒性疾病。如牛痘疫苗、天花的疫苗、脊髓灰质炎的疫苗。还有防止口蹄疫、鸡瘟等病的疫苗等。4、藻类病毒可清除藻类对水面的污染，试验证明污染水源的藻类，施用病毒后7天，藻类就被全部裂解，使水质变清。,5、昆虫病毒已经成功地用于

11、防治害虫。6、我国曾研究用鼠痘病毒灭鼠。7、依据噬菌体的复制和生活周期等特点，已经构建了许多噬菌体载体，并广泛用于基因克隆、基因文库等，是基因工程中不可缺少的实验材料。,1、口蹄疫病毒侵犯粘膜和皮肤上皮细胞，引起水泡和糜烂。2、植物病毒感染植物后，使植物的生长和发育遭到破坏，从而降低农作物的产量和品质。据统计，每年由于病毒病的危害，全世界的粮食损失为200亿美元。,3、动物被病毒感染后，若被引入易感群，便会引起疫病的暴发。4、呼吸道病毒引起粘膜上皮的坏死脱落，导致炎症和咳嗽。5、大豆是东北地区的主要油料作物，由于发生大豆花叶病，使豆粒重量减少，产量降低，油脂量减少，影响了大豆的出口创汇。,肝炎

12、病毒hepatitisvirus,种类：甲型肝炎病毒HAV1973年发现乙型肝炎病毒HBV1963年丙型肝炎病毒HCV1989年丁型肝炎病毒HDV1977年意大利戊型肝炎病毒HEV1989己型肝炎病毒HFV庚型肝炎病毒HGV1995美国输血传播病毒TTV1997日本在35种法定报告传染病中,病毒性肝炎始终处于首位,特性HAVHBVHCVHDVHEV普通命名感染型血清型非甲非乙因子肠非甲非乙型病毒结构小RNADNARNARNARNA包膜包膜包膜传播途径粪-口血性母婴血血液粪-口慢性患者或携带无有有有无发病急性慢慢急慢急死亡率0.5%1-2%4%较高1-2%孕妇20%其他相关疾病无原发肝炎原发性肝

13、炎爆发肝炎无肝硬化肝硬化肝硬化实验诊断临床表现临床表现临床表现抗HDV临床表现抗-HAVIgMHBsAgHBe抗HCV抗HEVIgM抗HBcIgM,一甲型肝炎病毒(hepatitisAvirusHAV)（一）病毒的发现1973年Feinstone用免疫电镜技术在甲肝急性期患者的粪便中找到1978年我国闻玉梅首先报道,（二）病毒特征1形态：圆形20面体无包膜2基因：单股正链RNA病毒蛋白衣壳蛋白有抗原性中和抗体非结构蛋白与病毒复制有关只有一个血清型一个抗原抗体系统抵抗力抵抗力强耐酸耐热耐寒耐乙醚耐受60C4小时100C5分钟3%甲醛5分钟灭活70%酒精25C3分钟部分灭活PH=3，稳定20%乙醚

14、不能灭活在淡水海水毛蚶活数天-数月,（三）致病性1传染源:患者(血液，粪便),潜伏期末至病后2周2传播途径:粪-口污染水源,食物,海产品,造成散发流行或大流行较肠道病毒更易引起感染。,3致病过程感染早期直接作用NKV口机体口咽部增殖肠黏膜与局部淋巴结血液病毒血症肝脏肝细胞破坏5%-10%感染晚期免疫作用免疫系统感染病毒的肝细胞CTL、IFN作用-肝细胞破坏,4流行特点婴儿儿童成人主要宿主是人类温带地区高峰发病期秋末冬初热带雨季地理分布最高地区中国非洲南美地中海最低地区澳大利亚欧洲北美我省10岁以下抗体阳性率在40%以下,存在暴发流行的条件5致病特点潜伏期短30天发病急恢复快死亡率低8.06/1

15、0万不形成携带者不转为慢性不致肝癌无垂直传播,（四）微生物学检查一般不做病原学检查;查抗体:抗-HAVIgM(ELISA法)查核酸:核酸杂交PCR（五）防治原则:目前应用最成功的是灭活疫苗减毒活疫苗_我国用于易感儿童基因工程疫苗存在问题甲肝是自愈性疾病,一般不需要特殊治疗,二乙型肝炎病毒HepatitisBvirusHBV,乙肝大国,感染现状：我国“乙肝大国”50%受过HBV的感染10%HBsAg携带者（1.3亿）2700万乙肝病人900万每年新发病1200万慢性肝炎患者100万/年急性肝炎100万女性HbsAg携带者60100万新生儿被感染通过怀孕、分娩和哺乳30万/年肝癌及肝硬化因此病毒性

16、肝炎已成为威胁我国人民健康的“国害”。,山东省每年新发病乙肝人数3万肝炎发病率25/10万乙肝携带者450万发展为慢肝肝硬化肝癌110万HBV慢性感染的人群患原发性肝细胞癌的相对危险性增加300倍,（一）病毒特征三种颗粒大球型颗粒Dane完整的病毒双层衣壳外-HBsAg内-HBcAg核心结构DNA双股环状DNA多聚酶-药物作用靶HBeAg小球型颗粒-无核酸22nm衣壳管型颗粒-聚合的小球型颗粒,（二）三种抗原HBsAg:存在部位大小管抗原性抗HBs保护性抗体制备疫苗HBcAg存在部位大颗粒内衣壳形成肝细胞内合成抗原性强所有HBV感染者都产生抗HBc不是保护性抗体也有无抗体免疫异常HBeAg存在

17、部位大颗粒核心结构的表面形成由HBcAg在肝细胞内经蛋白分解酶裂解形成与HBVDNA聚合酶消长情况一致抗原性抗Hbe,（三）五种灭活因素100C加热10分钟0.5%过氧乙酸3%漂白粉5%次氯酸钠0.2%新洁尔灭,二、致病性与免疫性传染源:患者无症状HBV携带者;急、慢性活动期均有传染性。传播途径1输血血浆制品丙种球蛋白;2医院性传播注射接种拔牙文身危险职业口腔科肿瘤科化验室药瘾者公用注射器3母婴传播4性接触传播西方国家同性恋异性夫妻5昆虫叮咬热带亚热带蚊虫6生活密切接触唾液尿液乳汁胆汁,HBV感染特点1潜伏期长90天2发病慢恢复慢易转为慢性3成年人多见4无症状携带者多5整和肝癌,肝炎的转归:急

18、性乙肝_90%_恢复9%1%HBsAg+持续6个月黄疸性肝炎50%恢复无症状携带者慢性持续肝炎慢活肾炎肝硬化肝癌10-20%乙肝患者有肝外症状:发热皮疹关节炎肾炎,HBV与原发性肝癌的关系流行病学调查表明:原发肝癌患者90%感染过HBVHBsAg携带者比无HBV感染者发生肝癌的危险率高217倍;新生土拨鼠感染HBV3年后100发生肝癌乙肝高发区原发性肝癌发生率高肝癌组织检测,约50含X基因片段,HBxAg可能是致癌的启动因子。,抗原抗体检测的临床意义HBsAg-抗HBsHBsAg+是感染乙肝的特异标志1急性乙肝的潜伏期或急性期2HBV所致肝病：慢活肝硬化肝癌3无症状的携带者4制备疫苗最主要成分抗HBs+保护性抗体恢复期的